為精準(zhǔn)解讀國內(nèi)目前家庭范疇內(nèi)的智能傳感器應(yīng)用現(xiàn)狀，《智能家居》雜志、數(shù)智網(wǎng)、智能頭條發(fā)起聯(lián)合編制《2019家庭智能傳感器白皮書》，旨在全面梳理家庭內(nèi)傳感器的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

1、定義智能家居傳感器

傳感器的定義：能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律(數(shù)學(xué)函數(shù)法則)轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。

智能家居傳感器定義：根據(jù)用戶的個(gè)人感官所獲，在智能家居系統(tǒng)中以數(shù)據(jù)體現(xiàn)，如果智能家居想要達(dá)到非常人性化的應(yīng)用，傳感器的采集能力一定要超越于人類本身所能感知的一切。

2、家庭范疇?wèi)?yīng)用的所有傳感器分類

傳感器就像人的五官：眼、耳、鼻、舌、皮膚，發(fā)揮著五覺：視、覺、嗅、味、觸作用，四肢等，承擔(dān)信息執(zhí)行功能，滿足人類基本需求。

六大類主流傳感器分類：氣敏、光敏、聲敏、磁敏、力敏、熱敏，具體應(yīng)用在氣體傳感器、顆粒物傳感器、人體感應(yīng)傳感器、安防傳感器、環(huán)境傳感器、其他傳感器。

3、智能家居傳感器的重點(diǎn)應(yīng)用

家庭范疇內(nèi)對(duì)傳感器的最大需求，依次包括氣體傳感器、顆粒物傳感器、人體感應(yīng)傳感器、火災(zāi)傳感器、環(huán)境傳感器及其他傳感器。

溫度傳感器在智能家居中可以保證室溫的恒定，是智能家居中必不可少的組成部分，在運(yùn)用中，溫度傳感器可以根據(jù)季節(jié)的變化或者用戶的需求來調(diào)整溫度。

在溫度的測(cè)量中，通過溫度傳感器可以采集溫度信息，可以將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化成為電信號(hào)，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制，將溫度的信息傳遞給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，繼而通過中央控制體系傳輸給空調(diào)，實(shí)現(xiàn)智能家居的溫度控制。

4、聚焦兩大類家庭傳感器

（1）環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感的定義

環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感是監(jiān)測(cè)家居內(nèi)的各種氣體、溫濕度、照度等。

（2）安防感應(yīng)傳感的定義

安防類的傳感器，是保障用戶人生安全類的傳感器。

（3）環(huán)境監(jiān)測(cè)類傳感的分類

溫濕度傳感器、氣體傳感器、顆粒物傳感器、水浸傳感器、照度傳感器、聲音傳感器、煙霧報(bào)警器等。

·溫濕度傳感器

由于溫度與濕度不管是從物理量本身還是在實(shí)際人們的生活中都有著密切的關(guān)系，所以溫濕度一體的傳感器就會(huì)相應(yīng)產(chǎn)生，測(cè)量溫度量和相對(duì)濕度量。

·可燃?xì)怏w傳感器

可燃?xì)怏w傳感器是對(duì)單一或多種可燃?xì)怏w濃度響應(yīng)的探測(cè)器，例如用于管道天然氣(甲烷)的檢測(cè)。

·水浸傳感器

浸檢測(cè)器是用電極探測(cè)是否有水存在，定性監(jiān)測(cè)。

·煙霧報(bào)警器

別稱火災(zāi)煙霧報(bào)警器、煙霧傳感器、煙霧感應(yīng)器等，通過監(jiān)測(cè)煙霧的濃度來實(shí)現(xiàn)火災(zāi)防范。

·智能環(huán)境監(jiān)測(cè)面板

內(nèi)置甲醛/VOC/甲烷/一氧化碳/空氣質(zhì)量/異味傳感器/五合一氣體傳感器，PM2.5傳感器，照度傳感器PM2.5，噪聲傳感器，溫濕度傳感器 ，同時(shí)支持RS485，Zigbee，Wi-Fi， Bluetooth等多種通訊方式。

·智能檢測(cè)儀

五合一氣體監(jiān)測(cè)器集成紅外復(fù)合氣體傳感器，檢測(cè)二氧化碳，甲烷，一氧化碳，甲醛和VOC等5類氣體，同時(shí)支持RS485，Zigbee，Wi-Fi，Bluetooth等多種通訊方式。

·PM2.5檢測(cè)儀

PM2.5檢測(cè)儀集成顆粒物傳感器和溫濕度傳感器，檢測(cè)環(huán)境中的PM2.5/PM10/PM1及溫濕度，同時(shí)支持RS485，Zigbee，Wi-Fi，Bluetooth等多種通訊方式。

（4）安防感應(yīng)傳感的分類

門窗磁開關(guān)傳感器、煙霧傳感器、人體移動(dòng)傳感器、人體存在傳感器等。

·門窗磁開關(guān)傳感器

門窗磁是安全報(bào)警的一種裝置，用來探測(cè)門、窗、抽屜等是否被非法打開或移動(dòng)。

·人體移動(dòng)傳感器

用在走廊、過道等有人體活動(dòng)的地方,有人走動(dòng)時(shí)自動(dòng)控制電源接通,與其它設(shè)備連接、從而實(shí)現(xiàn)開燈、開門、報(bào)警等功能,類似光控。

·人體存在傳感器

不僅可以感知?jiǎng)討B(tài)人體，還可以感知靜態(tài)人體，彌補(bǔ)了移動(dòng)傳感器只能探測(cè)動(dòng)態(tài)人體的不足，精準(zhǔn)感知人的存在。

（5）智能家電傳感器應(yīng)用

智能空調(diào)：可內(nèi)置人體存在傳感器 ，根據(jù)人的存在判斷控制空調(diào)開和關(guān)，依據(jù)人分布控制空調(diào)的風(fēng)向和風(fēng)力。

智能油煙機(jī)：內(nèi)置PM2.5傳感器，VOC 傳感器，甲烷傳感器，一氧化碳傳感器，溫度傳感器，控制油煙機(jī)和燃?xì)庠?，用于煙灶?lián)動(dòng)。

智能冰箱：內(nèi)置氣味傳感器，監(jiān)測(cè)實(shí)物新鮮度，氣味模式識(shí)別。

智能凈化器：內(nèi)置PM2.5傳感器，內(nèi)置甲醛傳感器，內(nèi)置VOC傳感器，內(nèi)置空氣質(zhì)量傳感器。

（6）家電中的傳感器具體應(yīng)用

傳感器在智能家電領(lǐng)域的應(yīng)用目前最為廣泛，家電能增加使用的舒適度、減少耗能和耗水、清洗方便、降低噪聲和振動(dòng)、提高使用質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的智能。所有的溫度測(cè)量中都使用了負(fù)溫度系數(shù)和正溫度系數(shù)熱敏電阻；用電感傳感器測(cè)量殘余的濕度；用轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量洗衣機(jī)和干衣機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度；電容傳感器應(yīng)用于按鈕開關(guān)操作；集成溫度傳感器顯示發(fā)動(dòng)機(jī)過載；壓力傳感器用作水位開關(guān)或更復(fù)雜的裝置中，如洗衣機(jī)和烘干機(jī)中泡沫量的監(jiān)視；化學(xué)傳感器用于水質(zhì)監(jiān)控，監(jiān)測(cè)參數(shù)包括渾濁度、顏色、表面張力、洗滌劑溶度、pH值等，然后確定漂洗循環(huán)的次數(shù)（溶液傳感系統(tǒng)〉；光電系統(tǒng)用于監(jiān)測(cè)洗衣機(jī)的渾濁度，使得沖洗周期的次數(shù)與實(shí)際需要相符合（水劑傳感器系統(tǒng)〉；電磁傳感器用于洗碗機(jī)中控制噴水臂的移動(dòng)；非接觸式檢測(cè)系統(tǒng)，例如，用于溫度控制的微加工熱電偶紅外傳感器，它還可以用于炊具、頭發(fā)護(hù)理器具和烤面包機(jī)中；流量傳感器可用于電扇和真空吸塵器中空氣質(zhì)量的檢測(cè)。加速度和坡度傳感器可用在電熨斗中；智能多氣體傳感器（人造鼻）可用于自動(dòng)陪烤控制中等等。

5、智能傳感器VS傳統(tǒng)傳感器

智能傳感器（Intelligent Sensor）是由傳統(tǒng)傳感器和微處理器（或微計(jì)算機(jī)）及相關(guān)電路結(jié)合構(gòu)成，擁有信息處理功能，它充分利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算和存儲(chǔ)能力，對(duì)傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并能對(duì)它的內(nèi)部行為進(jìn)行調(diào)節(jié)，使采集的數(shù)據(jù)最佳。

智能傳感器帶有微處理機(jī)，具有采集、處理、交換信息的能力，是傳感器集成化與微處理機(jī)相結(jié)合的產(chǎn)物。
智能傳感器能將檢測(cè)到的各種物理量?jī)?chǔ)存起來，并按照指令處理這些數(shù)據(jù)，從而創(chuàng)造出新數(shù)據(jù)。智能傳感器之間能進(jìn)行信息交流，并能自我決定應(yīng)該傳送的數(shù)據(jù)，舍棄異常數(shù)據(jù)，完成分析和統(tǒng)計(jì)計(jì)算等。

與一般傳統(tǒng)傳感器相比，智能傳感器具有以下三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：通過軟件技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高精度的信息采集，而且成本低；具有一定的編程自動(dòng)化能力；功能多樣化。

6、智能傳感器的功能

自補(bǔ)償能力：通過軟件對(duì)傳感器的非線性、溫度漂移、時(shí)間漂移、響應(yīng)時(shí)間等進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。

自校準(zhǔn)功能：操作者輸入零值或某一標(biāo)準(zhǔn)量值后，自校準(zhǔn)軟件可以自動(dòng)地對(duì)傳感器進(jìn)行在線校準(zhǔn)。

自診斷功能：接通電源后，可對(duì)傳感器進(jìn)行自檢，檢查傳感器各部分是否正常，并可診斷發(fā)生故障的部件。

數(shù)值處理功能：可以根據(jù)智能傳感器內(nèi)部的程序，自動(dòng)處理數(shù)據(jù)，如進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，剔除異常值等。

雙向通信功能：微處理器和基本傳感器之間構(gòu)成閉環(huán)，微處理機(jī)不但接收、處理傳感器的數(shù)據(jù)，還可將信息反饋至傳感器，對(duì)測(cè)量過程進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。

信息存儲(chǔ)和記憶功能。

數(shù)字量輸出功能：輸出數(shù)字信號(hào)，可方便的和計(jì)算機(jī)或接口總線相連。

7、家庭智能傳感器的其他結(jié)合應(yīng)用

目前除了環(huán)境與安防類的單一傳感器，目前結(jié)合應(yīng)用最多的是家電設(shè)備。

手機(jī)中就裝有陀螺儀、麥克風(fēng)、電子快門等多個(gè)傳感器。內(nèi)置傳感器的“智能鞋墊”，可以記錄用戶運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)，并與手機(jī)連接將數(shù)據(jù)上傳。

單一傳感硬件的多合一集成，可以實(shí)現(xiàn)光線傳感器、溫度傳感器、壓電傳感器、距離傳感器、陀螺儀、漏水探測(cè)器等，可以檢測(cè)定位、頻率、加速度等。

智能嬰兒紐扣，可以追蹤寶寶的平日運(yùn)動(dòng)，睡眠姿勢(shì)以及心率等。

Nest是世界第一款智能溫控器，內(nèi)置了多種類型的傳感器，可以不間斷地監(jiān)測(cè)室內(nèi)的溫度、濕度、光線以及恒溫器周圍的環(huán)境變化。

根據(jù)室內(nèi)光源強(qiáng)弱自動(dòng)化調(diào)節(jié)的百葉窗，內(nèi)置角度傳感器對(duì)角度測(cè)量可以監(jiān)測(cè)百葉窗的位置。馬桶蓋內(nèi)置壓力傳感器，可以讓沖水系統(tǒng)接受信號(hào)后自動(dòng)清洗，紅外感應(yīng)式自動(dòng)打開的馬桶蓋。

六、目前存在的問題

1、產(chǎn)業(yè)鏈的全局問題

第一，傳感器的設(shè)計(jì)技術(shù)囊括了多種學(xué)科、理論、材料和工藝知識(shí)，突破起來十分困難，目前，在人才匱乏、研發(fā)成本高昂、企業(yè)惡性競(jìng)爭(zhēng)激烈的情況下，我國還沒有突破傳感器一些共性關(guān)鍵技術(shù)。

第二，企業(yè)規(guī)模小，自主創(chuàng)新困難。大多數(shù)企業(yè)規(guī)模小，人才短缺，研發(fā)能力弱。這也導(dǎo)致多數(shù)產(chǎn)品屬于中低端，價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)激烈，附加價(jià)值較低。目前我國傳感器企業(yè)僅1600余家，大都以小微企業(yè)為主，盈利能力不強(qiáng)，缺乏技術(shù)引領(lǐng)的龍頭企業(yè)，導(dǎo)致資金、技術(shù)、企業(yè)布局、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、市場(chǎng)等方面呈現(xiàn)出分散的狀態(tài)，資源得不到有效集中，產(chǎn)業(yè)發(fā)展也遲遲無法走向成熟。

第三，產(chǎn)業(yè)化效率低，產(chǎn)業(yè)配套不足?？蒲型度氪?，但成果產(chǎn)業(yè)化效率低，近年來，部分科研機(jī)構(gòu)雖然已市場(chǎng)化為導(dǎo)向，但是在技術(shù)先進(jìn)性和產(chǎn)業(yè)化方面依然不足。

第四，市場(chǎng)跨度大，產(chǎn)品種類繁多。傳感器產(chǎn)業(yè)覆蓋的市場(chǎng)跨度大，應(yīng)用涵蓋了消費(fèi)電子、工業(yè)控制等多個(gè)領(lǐng)域，但是每個(gè)行業(yè)的需求都不同，需要產(chǎn)品的種類也不同。

第五，資本不積極，缺乏長(zhǎng)期投資。傳感器產(chǎn)業(yè)的技術(shù)壁壘高，開發(fā)周期長(zhǎng)，這些因素都使得資本投入不積極，整個(gè)行業(yè)缺乏長(zhǎng)期有效的投資。

第六，高端人才較為匱乏，由于傳感器行業(yè)發(fā)展處于起步階段，資金、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)都較為薄弱，加之涉及學(xué)科多，要求知識(shí)面廣，新技術(shù)層出不窮，導(dǎo)致很難吸引到高端人才投身其中。此外，我國人才培養(yǎng)機(jī)制的不完善、不合理，也導(dǎo)致行業(yè)面臨人才缺乏問題。

2、傳統(tǒng)傳感器的局限性

許多企業(yè)都是引用國外的芯片加工，自主研發(fā)的產(chǎn)品較少，自主創(chuàng)新能力薄弱，在高端領(lǐng)域幾乎沒有市場(chǎng)份額。此外，科研院所在傳感器技術(shù)的研究方面已與國際接軌，但產(chǎn)業(yè)化瓶頸遲遲未能突破。

目前我國從事傳感器技術(shù)研發(fā)的主要是高校、中科院和相關(guān)部委的研究機(jī)構(gòu)，企業(yè)的技術(shù)實(shí)力較弱，很多是與國外合作，或是進(jìn)行二次封裝。而在發(fā)達(dá)國家，傳感器的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化更多由企業(yè)來主導(dǎo)。

傳統(tǒng)的傳感器在智能家居領(lǐng)域依舊存在著一些局限性：與總線相連的傳感器代價(jià)昂貴，傳感器組網(wǎng)的開銷成本巨大；在一些區(qū)域布線困難；不同類型的傳感器和控制系統(tǒng)的軟硬件之間協(xié)議不兼容。